کاربرد خشک‌کن پاششی در ریزپوشانی اسانس خردل با استفاده از صمغ عربی و مالتودکسترین

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: اسانس‌ها ترکیبات فرار طبیعی با منشا گیاهی هستند. کاربرد اسانس‌ها در صنایع غذایی به دلیل طعم قوی، ناپایداری و تجزیه در برابر شرایط فرآیند، محیط نگه‌داری و تغییرات شیمیایی مانند نور، رطوبت و اکسیژن محدودیت دارد. با توجه به اینکه استفاده از اسانس‌های طبیعی به عنوان افزودنی‌ در سال های اخیر افزایش یافته است، محققان، ریزپوشانی را به عنوان راهی برای افزایش پایداری این ترکیبات در سیستم‌های غذایی پیشنهاد کرده‌اند. هدف از این مطالعه، تولید پودر ریزپوشینه اسانس خردل با بررسی اثر نسبت‌های مختلف ترکیبات پوشش‌دهنده دیواره (صمغ عربی GA: مالتودکسترین MD) با استفاده از روش خشک‌کردن پاششی بود.
مواد و روش‌ها: ترکیبات شیمیایی تشکیل دهنده اسانس خردل با استفاده از کروماتوگرافی گازی - طیف سنجی جرمی (GC-MS) شناسایی و تعیین مقدار شدند. سپس برای به دست آوردن امولسیونی با ویژگی‌های مطلوب، 5 تیمار امولسیونی حاوی نسبت‌های مختلف صمغ عربی به مالتودکسترین (100/0، 75/25، 50/50، 25/75 و0/100) در غلظت ثابت 20 درصد (وزنی/حجمی) و با نسبت 1 به 4 (اسانس: دیواره) با اسانس خردل تهیه شد. ویژگی‌های امولسیون‌ها از جمله اندازه قطرات، ویسکوزیته و پایداری مورد بررسی قرار گرفت. سپس امولسیون توسط دستگاه خشک‌کن پاششی (دمای هوای ورودی 150 درجه سلسیوس، دمای هوای خروجی 68 درجه سلسیوس و نرخ تغذیه 2میلی‌لیتر بردقیقه) خشک شد و خصوصیات پودر به‌دست‌آمده از جمله رطوبت، قابلیت جذب آب، دانسیته، ظرفیت بارگذاری، راندمان ریزپوشانی، رنگ و ریزساختار در تیمارهای مختلف تعیین شد.
یافته‌ها: آلیل ایزوتیوسیانات ترکیب غالب شناسایی‌شده در اسانس خردل با مقدار88/39 درصد بود. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده، افزایش غلظت صمغ عربی در ترکیبات دیواره سبب تشکیل قطرات با اندازه کوچکتر و امولسیون با پایداری بهتر و جداشدن فازی کم‌ترشد. بیشترین میزان رطوبت در پودر مربوط به تیمار 0/100GA-MD (72/6 درصد) و کمترین مقدار رطوبت در نمونه75/25 GA-MD (17/3 درصد) مشاهده شد. به طورکلی کاهش نسبت صمغ عربی و افزایش مالتودکسترین، دانسیته ریزپوشینه‌ را افزایش داد (05/0p<). علاوه‌ براین، به دلیل رنگ روشن‌تر مالتودکسترین، مقدار پارامتر L* پودرها افزایش یافت؛ در حالی که مقادیر a* و b* کاهش یافت(05/0p<). تیمار 75/25GA-MD بیشترین راندمان ریزپوشانی (72/94درصد) و ظرفیت بارگذاری (92/18درصد) را نشان داد. طبق تصاویر میکروسکوپ الکترونی همه ریزپوشینه‌ها کروی شکل بودند، اما ریزپوشینه‌های به‌دست آمده از تیمار حاوی 25 درصد صمغ عربی و 75 درصد مالتودکسترین، فاقد چروکیدگی، شکاف یا فرورفتگی بود، بدین ترتیب تیمار حاوی 25درصد صمغ عربی و 75 درصد مالتودکسترین به‌عنوان تیمار بهینه تعیین شد.
نتیجه‌گیری: نتایج مطالعه حاضرنشان داد که نسبت‌های مختلف ترکیبات دیواره بر خصوصیات امولسیون‌های تشکیل شده و همچنین پودرریزپوشینه حاصل از فرایند خشک کردن پاششی تاثیرگذار است. افزایش نسبت صمغ عربی، ویسکوزیته و پایداری امولسیون‌ها را افزایش داد و سبب کاهش اندازه قطرات امولسیون شد. از طرفی با افزایش نسبت مالتودکسترین راندمان ریزپوشانی و ظرفیت بارگذاری افزایش پیدا کرد و تیمار حاوی 25درصد صمغ عربی و 75 درصد مالتودکسترین به عنوان تیمار دارای ویژگی های مطلوب انتخاب شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Application of spray dryer to encapsulate mustard essential oil using maltodextrin and gum arabic

نویسندگان [English]

  • Sayed Amir Hossein Goli
  • sara keramat
  • sabiheh soleimanian zad
  • reyhaneh Ghasemi Baghabrishami
Department of Food Science and Technology, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156 83111, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: Essential oils are natural volatile compounds derived from plant materials. The application of essential oils in food industry is limited due to their instability, strong flavor and decomposition against environmental and chemical conditions such as light, humidity, oxygen, etc. In recent years, utilization of essential oils as natural additives has been increased in recent years, researchers have proposed encapsulation as a way to increase the stability of essential oils in food systems. The purpose of this study was to prepare microencapsulated mustard essential oil with different ratio of wall materials (gum Arabic (GA): maltodextrin (MD)) using spray dryer.
Materials and Methods: The chemical composition of mustard essential oil was determined by the use of gas chromatography−mass spectrometry (GC-MS). Then, in order to obtain an emulsion with desirable properties, 5 emulsion treatments containing different proportions of gum arabic and maltodextrin (20%w/v) were prepared (GA-MD: 100/0, 75/25, 50/50, 25/75, 0/100), afterward the droplet size, viscosity and stability of emulsions were determined. Prepared emulsions were introduced into spray dryer (inlet and outlet air temperatures of 150 and 68 degrees Celsius respectively and feed rate 2 ml/min) and the properties of the powders (moisture, wettability, density, encapsulation efficiency, loading capacity, color and microstructure) were investigated.
Results: Allyl isothiocyanate (39.88%) was the main component of mustard essential oil. According to the obtained results, utilization of higher concentration of gum arabic directed to the formation of emulsions with smaller droplets, better stability and lower phase separation. The highest moisture content in powders was related to GA-MD100/0 treatment (6.72%) and the lowest was observed in GA-MD25/75 sample (3.17%). In general, reduction of the gum arabic ratio and enhancement of maltodextrin, increased the density of microcapsules (p<0.05). Furthermore, due to the lighter color of maltodextrin the L* value of the powders increased, while a* and b* values reduced (p<0.05). The GA-MD 25/75 sample exhibited the highest encapsulation efficiency (94.72%) and loading capacity (18.92%). The scanning electron microscopic (SEM) images indicated that all of the microcapsules were spherical, but in sample with 25% gum arabic and 75% maltodextrin no wrinkles, cracks or dents were observed compared to the other treatments. Finally, the treatment containing 25% gum arabic and 75% maltodextrin (GA-MD25/75) was selected as the optimal sample.
Conclusion:
The results of the present study showed that different ratios of wall materials can influence on the properties of the prepared emulsions as well as the powders obtained from the spray drying process. Increasing the ratio of gum arabic as a wall material in mustard essential oil emulsions increased the viscosity and stability of emulsions and reduced the size of emulsion droplets. On the other hand, enhancement of maltodextrin ratio, could increase the micoencapsulation efficiency and loading capacity, Therefore and the treatment containing 25% gum arabic and 75% maltodextrin was selected as the optimum treatment with desirable characteristics.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mustard essential oil
  • Microencapsulation
  • Spray dryer
  • Encapsulation efficiency
  • Microcapsule